O. O. Hoshimov, S. S. Saidahmedov elektr yuritma asoslari

1
O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI
O. O. HOSHIMOV, S. S. SAIDAHMEDOV
ELEKTR YURITMA ASOSLARI
Оliy o’quv yurtlari uchun darslik
2
TOSHKENT — 2007
31.261.2
H 71
Darslikda elektr yuritma tizimidagi o‘zgarmas va o‘zgaruvchan tok elektr dvigatellarining elektromexanik xususiyatlari, tavsiflari, ularning tezligini rostlash usullari, elektr yuritma dvigatellarining quvvatini hisoblash va tanlash usullari bayon qilingan, shuningdek, zamonaviy mikroprotsessorli elektr yuritmalarning tuzilishi va ishlashi,
3
energiya tejovchi elektr yuritmalarning qo‘llanishi to‘g‘risida ma’lumotlar berilgan.
Taqrizchilar:
Toshkent temir yo’l muhandislar
instituti professori, тexnika fanlari doktori N.M Aripov
Texnika fanlari nomzodi, dotzent X.A Alimov.
4
KIRISH
Mamlakatimizda ishlab chiqarilayotgan elektr energiyaning 60% dan ortiqrog‘i ish mexanizmini harakatga keltiruvchi avtomatlashtirilgan elektr yuritmalar tomonidan iste’mol qilinmoqda. Sanoat, qishloq xo‘jaligi, kommunal va boshqa tarmoqlarning barcha sohalarida, turli mashina va mexanizmlar hamda qurilmalardan keng foydalaniladi. Har qanday mexanik jarayonni amalga oshirish uchun mexanizm va mashinaning ish organini harakatga keltirish darkor. Bu esa yuritma vositasida amalga oshiriladi, xususan, elektr energiya mexanik energiyaga aylantiriladi.
Yuritma energiyani ma’lum yo‘naltirilgan maqsadda o‘zgartirishi kerak. Shuning uchun uning tarkibiga bu funksiyalarni amalga oshiruvchi qurilmalar va boshqaruv vositalari kiritilishi darkor. Bu maqsadga elektr yuritma yordamida avtomatik boshqaruv asosida erishiladi.
Elektr yuritma deb mashinalarning ish organlarini harakatga keltiradigan hamda bu jarayonlarni maqsadga muvofiq boshqaradigan, hamda elektr dvigatel, kuchli o‘zgartgich, boshqarish, axborot hamda kuchli o‘zgartgich, boshqarish, axborot hamda uzatish qurilmalaridan tashkil topgan murakkab elektromexanik tizimga aytiladi.
5
Yuritmaning «chiqish» koordinatlariga ish mashinasi organlarining me’yorda ishlashi uchun zarur bo‘lgan elektromagnit moment M yoki kuch F va harakat koordinatlari: burchak tezlik w yoki chiziqli tezlik n hamda ularga mos harakat yo‘nalishi bo‘laklari Da, DS kiradi.
Yuritma elementlari quyidagilardan iborat.
Uzatish qurilmasi harakat shakllarini o‘zgartirish va mexanik energiyani dvigatel qurilmasidan mashinaning ish organlariga uzatish uchun mo‘ljallangan.
Dvigatel qurilmasi elektromexanik o‘zgartgich bo‘lib, elektr energiyasini mexanik energiyaga aylantiradi va uzatish qurilmasi bilan birgalikda ish organining berilgan harakat turlarini shakllantiradi.
1- rasm. Avtomatlashtirilgan elektr yuritmaning
2- funksional sxemasi.
Kuchli o‘zgartgich qurilmasi elektr yuritma tizimini elektr manbayi bilan bog‘lash uchun (masalan, sanoat elektr tarmog‘i bilan) elektr energiyani bir turdan ikkinchi turga o‘zgartirish uchun (masalan, o‘zgaruvchan tokni o‘zgarmas tokka aylantirish) xizmat qiladi. Kuchli o‘zgartgich qurilmasining asosiy vazifasi jarayon davomida
6
boshqariladigan energiya oqimini shakllantirishdan iborat. Elektr yuritma tizimlarida ish mashinalari, mexanizmlar va ish jarayonlarida «energiyani tejaydigan» texnologiyalarni qo‘llash, tiklanuvchi energiya manbalarini yaratish kuchli o‘zgartgich, dvigatel va uzatish qurilmalarining xususiyatlariga bog‘liq.
Boshqarish va axborot qurilmalari energiya oqimi W va mashinalarning ishchi organlari harakatlarini boshqarishning berilgan qonuniyatlar bo‘yicha shakllantirish uchun mo‘ljallangan.
Avtomatlashtirilgan elektr yuritmani avtomatik boshqariluvchi elektromexanik tizimning (ABT) keng qo‘llaniladigan turi deb qarash mumkin.
Avtomatlashtirilgan elektr yuritmaning funksional sxemasi 1-rasmda ko‘rsatilgan. Bu sxema elektr yuritmaning ayrim elementlari va ular orasidagi bog‘lanishlarni kengroq o‘rganish imkoniyatini beradi. Bu yerda ingichka chiziqlar bilan elektr energiyani uzatish kanallari, qo‘sh punktir chiziqlar
ingichka chiziqlar bilan elektr energiyani uzatish kanallari, qo‘sh punktir chiziqlar bilan mexanik energiyani uzatish kanallari, punktir chiziqlar bilan esa, elektr yuritma yoki bajaruvchi mexanizmning o‘lchanayotgan koordinatlari to‘g‘risida axborot uzatish kanallari ko‘rsatilgan.
Energiya manbalari (EM) odatda, sanoat elektr tarmog‘i yoki maxsus akkumulyator batareyasi, individual generator ko‘rinishidagi mustaqil manba bo‘lishi mumkin. Bu hol asosan uchish apparatlari va kemalardagi «bort» tizimlarida qo‘llaniladi.
Kuchli elektr o‘zgartgich qurilmasi (KEO‘Q) — rostlanmaydigan kuchlanish Ut, tok It va chastota ft ni Ut dan (masalan, tarmoqdan) olib
7
dvigatelni ta’minlaydigan U, I va f ga ega bo‘lgan elektr energiya W¶ ga aylantirib beradi.
Avvallari KEO‘Q sifatida elektr mashina o‘zgartgich qurilmalari ishlatilar edi. Hozirda asosan o‘zgaruvchan tokni o‘zgarmas tokka aylantirib beradigan kuchli yarim o‘tkazgich o‘zgartgichlar tiristorli boshqariluvchi to‘g‘rilagich (BT), tranzistorli-impuls o‘zgartgichlar hamda o‘zgaruvchan tok kuchlanishi shaklini o‘zgartirib beradigan turli tranzistorli va tiristorli invertorlar hamda chastota o‘zgartgichlari qo‘llaniladi.
Dvigatel qurilmasi (DQ) elektr energiyani W¶ rotorni (yakorni) chiziqli yoki aylanma harakatga keltiradigan mexanik energiyaga Wm aylantirib beradi. Mexanik energiya Wm oqimi mexanik uzatish qurilmasidan o‘tib, xuddi shu ko‘rinishdagi energiya Wim ga aylanadi, bu esa ish mashinasi orqali qabul qilinadi.
IMlarda Wi energiya aylanma harakatda koordinatlari Mi.o — qarshilik momenti, wim — burchak tezlik hamda ilgarilanma harakatda esa koordinatlari Fi.o — qarshilik kuchi va Vi.o — chiziqli tezlikka ega bo‘lgan ish organi (IO)ning mexanik ishiga aylantiriladi.
Tabiiyki, energiya oqimi Mt ni Mi ga aylantirish elektr yuritma elementlarining sifati hamda energiya oqimini boshqarish qonuniga ko‘ra isroflar bilan amalga oshiriladi.
Boshqarish qurilmasi (BQ) KEO‘Q yoki DQ, yoki O‘Qlarning ayrim, ba’zi hollarda esa bir vaqtning o‘zida ikki, uch qurilma koordinatlarini boshqaradi. Boshqarish qurilmasi boshqarish qonunini berish qurilmasi BQ berilayotgan axborot va xabarchi o‘zgartgichlardan kelayotgan axborotlarni taqqoslab, kerak bo‘lgan ko‘rinishda shakllantiradi.
8
Xabarchi — o‘zgartgichlar elektr yuritmaning turli koordinatlarini (momentlar, kuchlar, burchak va chiziqli tezlik, tok, kuchlanish va h.k.) o‘lchashga mo‘ljallangan axborot — o‘lchov qurilmalari ko‘rinishida bo‘lib, ular bu koordinatalarni bir turdagi (masalan, kuchlanish) elektr signallariga aylantiradi.
Elektr yuritmalarning asosiy turlari va ularning vazifalari. Barcha elektr yuritmalarni funksional vazifalari, energiyaning bo‘linishi, ish mashinasi chiqish o‘qining harakat shakli, iste’mol qilayotgan tok turi, o‘zgartgich, dvigatel, uzatish va boshqarish qurilmalarining o‘ziga xos xususiyatlari va boshqa holatlari bo‘yicha bir nechta turlarga bo‘lish mumkin.
Funksional vazifalari bo‘yicha elektr yuritmalar bosh va yordamchi elektr yuritmalarga bo‘linadi. Bosh elektr yuritma jarayonning asosiy operatsiyasini yoki ish mashinasining ijrochi organini harakatga keltiradi. Yordamchi elektr yuritma esa, mashinaning yordamchi organlarining harakatini ta’minlaydi. Masalan, tokarlik dastgohi bosh elektr yuritmasi ishlov berilayotgan detalni aylanma harakatga keltiradi, yordamchi elektr yuritma esa kesish asbobini detalning bo‘ylamasi bo‘yicha ilgarilama hara katga keltiradi.
9
2- rasm. Guruhli elektr yuritmaning funksional sxemasi.
Energiyaning bo‘linishi bo‘yicha elektr yuritmalar guruhli, individual, o‘zaro bog‘langan va ko‘p dvigatellilarga bo‘linadi.
Guruhli elektr yuritma sanoatda XIX asr oxirida qo‘llanila boshlandi. Bu yuritmada (2-rasm) bug‘ dvigateli elektr dvigatel M bilan almashtirilgan, bir nechtaish mashinalariga (IMm) harakat uzatadigan uzatish qurilmalari UQm holida saqlanib qolgan.
Muayyan afzalliklarga ega bo‘lgan yuritmaning bu turi mashinani maqsadga muvofiq tarzda boshqarib bo‘lmasligi, uzatish qurilmalarida energiyani ko‘p isrof bo‘lishi kabi kamchiliklarga ega.
3- rasm. Individual elektr yuritmaning funksional sxemasi.
10
Bundan tashqari bu qurilmalar ko‘p sonli uzatish tasmalari va transmissiyalardan tashkil topganligi uchun, ular ishlatish chog‘ida ishchilar hayotiga xavf tug‘diradi.
Individual elektr yuritma ish mashinasining bitta ijrochi organining harakatini ta’minlaydi (3- rasm). Shuning uchun, bitta mashina uchun bir necha individual yuritmalar ishlatiladi. Masalan, tokarlik dastgohida individual bosh va ikkita yordamchi yuritmalar ishlatiladi. Individual elektr yuritma tizimida energiya elektr zanjirlarida bo‘linadi. Bu yuritma uzatish qurilmalari va ish mashinasi kinematikasini soddalashtirish imkoniyatini beradi. Aksariyat hollarda ish mexanizmining ijrochi organining o‘qi dvigatel rotori (yakor) bilan umumiy o‘q hosil qiladi. Individual elektr yuritmaning asosiy afzalliklari bu energiyani bo‘linishidagi isrofning kamayishi, UQ va IM kinematikasini soddalashtirish hisobiga metall sarfini kamaytirish, elektrlashtirilgan agregat ishonchliligini oshirish, ijrochi organlarni boshqarish jarayonlarini avtomatlashtirishni soddalashtirish imkonining mavjudligidadir.
O‘zaro bog‘langan elektr yuritma ikkita yoki bir nechta (o‘zaro mexanik yoki elektr) bog‘langan elektr yuritmalarning ish jarayonida berilgan nisbatga ko‘ra yoki ijrochi organ harakatini muayyan koordinatalar bo‘yicha takrorlash amalga oshiriladi. Hozirda amali-yotda o‘zaro bog‘langan elektr yuritmalar qog‘oz ishlab chiqarish va sanoatning turli tarmoqlarida keng ko‘lamda qo‘llanilmoqda.
Bunday elektr yuritmalarning afzalliklari ular yordamida texnologik jarayonni yanada yuqori darajaga ko‘tarish va shu yo‘l bilan avtomatlashtirishni amalga oshirilishidadir.
Ko‘p dvigatelli elektr yuritma deb, elektr dvigatel qurilmasi birgalikda bitta o‘qda yoki bitta mashinada o‘qlari o‘zaro
11
bog‘lanmagan yuritmaga aytiladi (4- rasm). Bunday elektr yuritmalarda texnologik yoki texnik imkoniyatlardan kelib chiqqan holda bir emas,
4- rasm. Ko‘p dvigatelli elektr yuritmaning funksional sxemasi.
balki bir nechta elektr dvigatel qurilmalaridan foydalaniladi.
Elektr yuritmaning tarixi XIX asrning birinchi yarmidan, ya’ni magnit maydonining tok oqayotgan o‘tkazgich bilan o‘zaro mexanik ta’siri to‘g‘risidagi qonun, elektromagnit induksiya qonuni hamda bu qonunlar asosida aylanuvchi harakatni amalga oshiradigan o‘zgarmas tok elektr dvigatelini kashf etilishidan boshlangan. Keyinchalik o‘zgaruvchan tokni uzatishning uch fazali tizimini, transformator va asinxron dvigatelning yaratilishi elektr yuritmani sanoatda keng qo‘llash imkoniyatini yaratdi.
12
So‘nggi yillarda turli konstruksion va ko‘rinishdagi elektromexanik o‘zgartgichlardan foydalanish, hisoblash texnikasi vositalarini boshqarish tizimlariga keng ko‘lamda qo‘llash va elektr yuritmaning boshqa funksiyalarini avtomatlashtirish tufayli elektr yuritma nazariyasida yangi yo‘nalishlarga asos solindi.
Birinchi yo‘nalish — elektromexanik o‘zgartgichlardan elektromagnit, pyezokeramik va boshqa dvigatellarning yangi konstruksiyalari xususiyatlarini kengroq o‘rganish.
Ikkinchi yo‘nalish — elektr yuritma tizimi dinamikasini tadqiq etishning yangi usullarini ishlab chiqish zarurligi.
Uchinchi yo‘nalish — yuritma va uning elementlari tavsifini hisoblashning an’anaviy usullaridan voz kechib, yangi samarali usullarni yaratish va ularning dastur ta’minotini amalga oshirish. Тo‘rtinchi yo‘nalish — energiya tejamkorligini ta’minlaydigan avtomatlashtirilgan elektr yuritmalarini ishlab chiqish va ularni amalda tatbiq etish.
Hozirda komplekt yuritmalar, ularning kuchli qismlarini boshqarishning kompyuter tizimi yaratilgan bo‘lib, bular yuqorida keltirilgan yo‘nalishlarni ma’lum darajada hal etish imkonini beradi.